[发明专利]一种分析振动影响无线信号传播的方法

说明书

本发明一种分析振动影响无线信号传播的方法,该方法利用多镜像分析方法，设收发天线构成一个系统，系统收发频率是f_c,电波波长是λ,反射产生多径，反射的物理机理在于感应电流，根据电磁波在导体表面的边界条件，感应电流作为“二次源”激励产生的电磁场即为反射波，对于引起多径的“二次源”，每一个多径对应一个镜像发射源，分析发射天线的本体和镜像之间的水平角度功率和俯仰角度功率；确定无线信号传输衰落随机械振动变化的时域表达函数，进而衰落余量W_L(dB)和系统机械振动最大允许振幅峰峰值r_dmax。该方法方法可更合理、更准确地预测无线通信信号传输损耗的变化，在无线通信系统分析、设计、规划、优化中具有重要作用。

技术领域

本发明属于无线电信号传输领域，尤其涉及一种分析振动影响无线信号传播的方法。

背景技术

振动在日常环境中无处不在，有风、雨、波浪等自然现象引起的振动，也有车辆、机器、声波等人为因素引起的振动，在无线通信的可靠性分析中，这些振动会引起收发天线的振动，进而导致天线与安装位置产生相对位移，而位移对无线信号传播的多径相位会产生影响，进而导致信号的传输损耗的波动，特别是波长较短的无线系统(比如使用毫米波的第五代移动通信系统)对振动位移就更加敏感，特别是，在天线安装在有机械振动、车辆振动、风、雨、波浪等自然现象引起的振动的环境下时，传统的电波传播分析方法都没有考虑振动引起的接收强度随振动的变化，这是不完备的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种方法简单，减小因振动而对导致信号的传输损耗的波动的分析振动影响无线信号传播的方法。

本发明的技术方案是：一种分析振动影响无线信号传播的方法，该方法；

设收发天线构成一个系统，系统收发频率是f_c,电波波长是λ,如反射产生多径，反射的物理机理在于感应电流，根据电磁波在导体表面的边界条件，感应电流作为“二次源”激励产生的电磁场即为反射波。对于引起多径的“二次源”，本发明提出多镜像分析方法，认为每一个多径对应一个镜像发射源，可以认为“发射天线镜像0”对应的是发射天线本体，如图1所示。

在视线传输(LoS)条件下，以接收天线为原点建立合适球坐标系，以接收天线为原点，可以以LoS主径方向为等效直角坐标系的X轴。假设发射天线的本体和镜像在水平角区间内均匀分布，每个多径的水平角度功率分布谱满足分布函数典型的可以取高斯分布即式(1)：

设发射天线的本体和镜像在俯仰角区间[-k_θσ_θ,k_θσ_θ]内均匀分布，每个多径的俯仰角度功率分布谱分布可以表述为函数f_θ[P(θ)]，较典型的可以取拉普拉斯分布P(θ)～La(μ_θ,σ_θ)，即满足式(2)：

为了便于计算可以令和μ_θ均为0。产生两组N_path个分别在和[-k_θσ_θ,k_θσ_θ]区间均匀分布的随机数序列，以设定多径水平角和俯仰角，则假设某个多径对应的角度坐标是然后基于和f_θ[P(θ)]的具体表达式来计算该角度上多径对应的归一化相对功率，归一化计算参考值是在天线增益和发射功率归一化的情况下的接收功率，可以根据具体情况选择传输模型。较典型的，可以使用收发距离d₀上自由空间模型计算得到的接收功率PW₀，如(3)式所示。